Durchführung ergänzender Säulenversuche zur Pilotbodenfilteranlage Alsdorf Auftrag Nr. 27184 des Landesumweltamtes Nordrhein-Westfalen vom 18.08.2000 Fachhochschule Münster Fachbereich Bauingenieurwesen Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft Prof. Dr.-Ing. M. Uhl
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Durchführung ergänzender Säulenversuche zur ... · Tabelle 5.6: Bestimmungsverfahren der durchgeführten Abwasseruntersuchungen 5-8 Tabelle 6.1: Konzentrationen untersuchter Parameter
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Durchführung ergänzender Säulenversuche zur Pilotbodenfilteranlage Alsdorf
Auftrag Nr. 27184 des Landesumweltamtes Nordrhein-Westfalen vom 18.08.2000
Fachhochschule Münster
Fachbereich Bauingenieurwesen
Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Prof. Dr.-Ing. M. Uhl
Durchführung ergänzender Säulenversuche zur Pilotbodenfilteranlage Alsdorf
Auftrag Nr. 27184 des Landesumweltamtes Nordrhein-Westfalen vom 18.08.2000
Münster, den 08.09.03
Sachbearbeiter Projektleiter
Dipl.-Ing. M. Jübner Prof. Dr.-Ing. M. Uhl
Inhaltsverzeichnis
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
INHALTSVERZEICHNIS
1 Veranlassung und Zielsetzung 1-1 2 Anforderungen an den Boden 2-1 3 Auswahl der Substrate 3-1
3.1 Wesersand 0/2 mm 3-2 3.2 Rheinsand 0/2 mm 3-2 3.3 Wesersand 0/4 mm 3-3 3.4 Rheinsand 0/4 mm 3-5 3.5 Eigenschaften der untersuchten Sande 3-5
4 Schüttelversuche 4-1
4.1.1 Konzentration der Ausgangslösung 4-1 4.1.2 Vorversuch 4-2 4.1.3 Durchführung der Schüttelversuche 4-3 4.1.4 Nachuntersuchungen 4-3 4.1.5 Ergebnisse der Schüttelversuche 4-3
7 Geotextil 7-1 8 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 8-1 Literaturverzeichnis Verzeichnis der Anlagen
Bilderverzeichnis
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
BILDERVERZEICHNIS
Bild 2.1: empfohlene Kornverteilung eines Sandes bei der Mischwasserreinigung............... 2-2 Bild 3.1: Gegenüberstellung der Sieblinien aus LFU [1998] und Alsdorf ................................ 3-1 Bild 3.2: Aufnahme des Wesersandes 0/2 mm...................................................................... 3-2 Bild 3.3: Aufnahme des Rheinsandes 0/2 mm....................................................................... 3-3 Bild 3.4: Aufnahme des Wesersandes 0/4 mm...................................................................... 3-4 Bild 3.5: Aufnahme des Rheinsandes 0/4 mm....................................................................... 3-5 Bild 3.6: Sieblinien der eingebauten Sande nach DIN 18123.................................................. 3-6 Bild 4.1: Adsorptionsleistung verschiedener Sande bzgl. Ammonium................................... 4-4 Bild 4.2: Adsorptionsleistung verschiedener Sande bzgl. Phosphor...................................... 4-4 Bild 4.3: Adsorptionsleistung verschiedener Sande bzgl. Schwermetalle ............................. 4-5 Bild 5.1: Foto der Versuchsanlage.......................................................................................... 5-1 Bild 5.2: Foto der Ablaufvorrichtungen einer gedrosselten und einer freien Ablaufvariante ... 5-3 Bild 5.3: Foto der obersten Bodenschicht nach Ausbau ........................................................ 5-5 Bild 5.4: Gegenüberstellung Zulauf und Ablauf der Vorklärung nach Absetzvorgang (30min)5-5 Bild 6.1: Mittelwerte der Zu- und Ablaufkonzentrationen bezgl. CSB...................................... 6-5 Bild 6.2: Mittlere Wirkungsgrade des CSB-Abbaus ................................................................ 6-8 Bild 6.3: Mittelwerte der Zu- und Ablaufkonzentrationen bezgl. Ammonium......................... 6-10 Bild 6.4: mittlere Wirkungsgrade des Ammoniumabbaus .................................................... 6-12 Bild 6.5: Mittelwerte der Zu- und Ablaufkonzentrationen bezgl. Nitrat................................... 6-14 Bild 6.6: Mittlere Wirkungsgrade der Nitrifikation................................................................... 6-16 Bild 6.7: Mittelwerte der Zu- und Ablaufkonzentrationen bezgl. Phosphor............................ 6-18 Bild 6.8: Mittlere Wirkungsgrade der Phosphorelimination ................................................... 6-20 Bild 6.9: mittlere Wirkungsgrade gleicher Sande unterschiedlicher Korngröße................... 6-21 Bild 6.10: Mittlere Wirkungsgrade der gedrosselten und ungedrosselten Säulen................ 6-22 Bild 6.11: Mittlere Wirkungsgrade bezgl. Nitrifikation der gedrosselten und ungedrosselten
Säulen............................................................................................................................ 6-23 Bild 6.12: Regressionsgeraden der Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. CSB................... 6-24 Bild 6.13: Regressionsgeraden der Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. Ammonium........ 6-24 Bild 6.14: Regressionsgeraden der Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. Phosphor........... 6-25 Bild 6.15: CSB-Werte bei verschiedenen Aufenthaltszeiten beim Wesersand 0/2 mm...... 6-26 Bild 6.16: CSB-Werte bei verschiedenen Aufenthaltszeiten beim Wesersand 0/4 mm...... 6-27 Bild 6.17: Darstellung der gedrosselten Filtersäulen bezgl. CSB-Abbau............................. 6-28 Bild 6.18: Darstellung der gedrosselten Filtersäulen bezgl. Ammoniumabbau.................... 6-28 Bild 6.19: Darstellung der gedrosselten Filtersäulen bezgl. Nitrifikation............................... 6-29 Bild 6.20: Darstellung der gedrosselten Filtersäulen bezgl. Phosphorelimination ............... 6-29
Tabellenverzeichnis
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TABELLENVERZEICHNIS
Tabelle 3.1: Gegenüberstellung Substrateigenschaften LFU [1998] und Alsdorf 3-1 Tabelle 3.2: Bekannte und gewünschte Korngruppen 3-3 Tabelle 3.3: Errechnete Körnungslinie kontrolliert durch Bestimmung nach DIN 18123 3-4 Tabelle 3.4: Eigenschaften der untersuchten Sande 3-6 Tabelle 3.5: Gegenüberstellung der ermittelten Durchlässigkeiten 3-8 Tabelle 3.6: Gegenüberstellung der Aufenthaltszeiten des Wassers in den Säulen bei
konstantem hydraulischen Gefälle von I=2 3-8 Tabelle 4.1: Konzentrationsbereiche für die Regressionsfunktion (1 bis 5) und die
Schüttelversuche (1 bis 4) 4-1 Tabelle 4.2: Konzentrationsbereiche für das Ammonium 4-3 Tabelle 5.1: Nachweis der Filterstabilität nach TERZAGHI 5-2 Tabelle 5.2: Konzentrationen im Ablauf der Vorklärung 5-4 Tabelle 5.3: Konzentrationen im Zulauf der Vorklärung 5-6 Tabelle 5.4: mittlere Zulaufkonzentrationen in den einzelnen Phasen 5-6 Tabelle 5.5: Zeitplan der Mischwasserbeschickungen 5-7 Tabelle 5.6: Bestimmungsverfahren der durchgeführten Abwasseruntersuchungen 5-8 Tabelle 6.1: Konzentrationen untersuchter Parameter bei den Beschickungen 6-1 Tabelle 6.2: Beschickungsfrachten aller untersuchten Parameter (kumuliert) 6-2 Tabelle 6.3: Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. CSB der homogenisierten Proben 6-3 Tabelle 6.4: Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. CSB der filtrierten Proben 6-4 Tabelle 6.5: Anteile des gelösten CSB am Gesamtwert bezogen auf die Mittelwerte 6-5 Tabelle 6.6: Wirkungsgrade bzgl. CSB der homogenisierten Proben 6-6 Tabelle 6.7: Wirkungsgrade bzgl. CSB der filtrierten Proben 6-7 Tabelle 6.8: Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. Ammonium 6-9 Tabelle 6.9: Wirkungsgrade bzgl. Ammonium 6-11 Tabelle 6.10: Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. Nitrat 6-13 Tabelle 6.11: Wirkungsgrade bzgl. Nitrifikation 6-15 Tabelle 6.12: Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. Phosphor 6-17 Tabelle 6.13: pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit der Zuläufe 6-18 Tabelle 6.14: Wirkungsgrade bzgl. Phosphor 6-19 Tabelle 6.15: Statistische Kenngrößen bzgl. AFS und GV (Zulauf VK, verdünnt) 6-20 Tabelle 6.16: Korrelation der Zu- und Ablaufkonzentrationen 6-25 Tabelle 7.1: Durchlässigkeiten [m/s] der Probenkörper 7-1
Kapitel 1: Veranlassung und Zielsetzung 1-1
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
1 Veranlassung und Zielsetzung
Bodenfilteranlagen haben sich als erfolgversprechende Möglichkeit zur weitergehenden Be-
handlung von Gewässereinleitungen aus Misch- und Trennsystemen sowie Straßenentwäs-
serungsanlagen herausgestellt. Für Bodenfilteranlagen existieren derzeit noch keine bundes-
weit anerkannten Regeln der Technik. Ein erster Schritt in diese Richtung stellt das Handbuch
Wasser 4 Nr. 10 der Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg dar. Die darin be-
schriebenen Hinweise resultieren hauptsächlich aus Erfahrungen mit Anlagen, in denen bin-
diges Bodenmaterial eingesetzt wurde. Da diese Anlagen jedoch im Betrieb sehr empfindlich
reagieren und der Einbau bindiger Böden einen erheblichen bautechnischen Aufwand mit sich
bringt, wird derzeit Sandsubstraten der Vorzug gegeben.
Das Land Nordrhein-Westfalen führte ein mehrjähriges Untersuchungsprojekt an einer groß-
technischen Versuchsanlage in der Stadt Alsdorf durch. Die Versuchsergebnisse zeigten
geringere Wirkungsgrade als nach bisherigen Untersuchungen an anderen Anlagen zu erwar-
ten war. Als Ursache wurden die geringen Zulaufkonzentrationen, die Substrate und die ver-
wendeten Geotextilien als Trennlagen zwischen unterschiedlichen Bodenschichten vermutet.
Jüngst durchgeführte Untersuchungen des Substrates der Anlage in Alsdorf legten die
Schlussfolgerung nahe, dass die Filter eine Versauerungstendenz infolge der Abwasserbe-
lastung aufwies, die sie aufgrund der geringen Karbonatgehalte nicht abpuffern konnte. Nach
neueren Erkenntnissen kommt dem Karbonatgehalt im Sandmaterial vermutlich eine Schlüs-
selrolle zumindest für die Ammoniumreduktion zu.
Das Landesumweltamt NRW beauftragte die FH Münster, Prof. Dr.-Ing. Uhl, mit der Durch-
führung von ergänzenden Säulenversuchen mit sandigen Filtermaterialien. Die Untersu-
chungsergebnisse sollen zum einen die Interpretation der Daten der Anlage in Alsdorf unter-
stützen und zum anderen Grundlagen für die Auswahl geeigneter Substrate für halb- oder
großtechnisch zu untersuchende Filtersubstrate liefern.
Kapitel 2: Anforderungen an den Boden 2-1
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
2 Anforderungen an den Boden
Der Stofftransport in der Bodenmatrix wird durch die fünf Einzelmechanismen Filtration, Sorp-
tion, Abbau, Fällung, Komplexierung bestimmt. Für den Bodenfilter als Behandlungsanlage in
der Mischwasserentlastung kommen vorwiegend die ersten drei Mechanismen zum tragen.
Die Reinigungsleistung von Sandsubstraten zeigt in einigen Punkten ein anderes Verhalten
als die von Lehmböden bei der Mischwasserfiltration, bezieht sich aber dennoch auf den
Rückhalt partikulärer und gelöster Stoffe. Sande benötigen, was die biologische Wirksamkeit
betrifft eine längere Einarbeitungsphase, die bis zu einem halben Jahr betragen kann, da sich
auf grobporigem Material eine geeignete Biozönose langsamer bildet als auf feinkörnigem
Material. Zudem ist die mikrobielle Tätigkeit bei Sanden abhängig von der Temperatur, sodass
sich bei einem Temperaturrückgang die Werte von Ammonium und CSB in den Abläufen er-
höhen können. Die Kationenaustauschkapazität ist geringer als bei Lehmböden, was sich im
Sorptionspotenzial z.b. bei Phosphor niederschlägt. Eine langfristige Fixierung ist somit nicht
zu erwarten, hierzu wäre eine Meliorisation erforderlich. Sandige Substrate verfügen im we-
sentlichen über eine biotische Sorptionskapazität, die durch mikrobielle Tätigkeit aufgebaut
wird (LFU [1998]; GROTEHUSMANN [1999]).
Bei zahlreichen aeroben biochemischen Vorgängen (z.b. Oxidation von Sulfid, Eisensulfid
oder Eisen(II)-Verbindungen) entstehen wie bei der Nitrifikation freie H+ Protonen, die ein Ab-
sinken des pH-Wertes mit sich bringen. Ein saures Milieu im Filtersubstrat sollte allerdings
vermieden werden, da dies zu einer Mobilisierung bereits festgelegter Schwermetalle und zu
einer Behinderung der Nitrifikation führen würde. Dem Absinken des pH-Wertes durch Proto-
nen kann durch eine pH-Anhebung beim Auflösen von Karbonaten entgegengewirkt werden.
Deshalb empfiehlt es sich, zur Sicherstellung der Nitrifikation und der Pufferung weiterer, in-
folge von Redoxreaktionen freigesetzter Protonen, karbonathaltiges Substrat einzusetzen
(RETTINGER [1992]; GROTEHUSMANN [1995]).
Gesondert betrachtet werden muss das Sorptionsverhalten des Anions PO43-, da Phosphor
im Boden nicht mikrobiell abgebaut, sondern nur an die Bodenmatrix angelagert werden kann,
um dann in eventuell stabilere Bindungsformen (z.b. FePO4, AlPO4 oder Ca3(PO4)2) über-
führt zu werden. Bei den erforderlichen Rahmenbedingungen steht die Phosphatsorption al-
lerdings im Widerspruch zur Nitrifikation. Sie benötigt nämlich entgegen dem Nitrifikationsvor-
gang einen eher karbonatfreien Boden mit niedrigem pH-Wert. Zudem ist die Phosphatsorpti-
on ein endlicher Vorgang, der zum Erliegen kommt, wenn alle Sorptionsplätze für Phosphor
belegt sind. Der Ammoniumabbau hingegen ist ein regenerativer Vorgang, der sich zeitlich
Kapitel 2: Anforderungen an den Boden 2-2
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
nicht erschöpft, da der Kationenspeicher immer wieder von neuem mit Ammonium aufgefüllt,
nach der Bildung von Nitrat aber wieder entleert wird (LFU [1998]; BLUME [1992]).
Für Sandsubstrate enthält LFU [1998] folgende Empfehlung:
• Körnung 0/2 mm, eng vorgegebene Sieblinie, gewaschenes Material, Anteil der Ton-
und Schlufffraktion und der Anteil der Feinkiesfraktion 2 - 4 mm maximal 5 %
• karbonathaltige Sande mit einem pH-Wert über 7
• Beinschichtiger Filteraufbau aus Sand-Dränagekies, Schichtdicke 1m
0102030405060708090
100
0,01 0,1 1 10
Korndurchmesser d [mm]
Vo
lum
enan
teile
der
Kö
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der
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um
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Bild 2.1: empfohlene Kornverteilung eines Sandes bei der Mischwasserreinigung (aus LFU [1998])
Kapitel 3: Auswahl der Substrate 3-1
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
3 Auswahl der Substrate
Bei der Auswahl der Substrate wurden folgende Entscheidungskriterien berücksichtigt:
• ausreichende Belüftung des Bodenkörpers
• ausreichende hydraulische Leitfähigkeit
• ausreichende Aufenthaltszeit des zu reinigenden Wassers im Bodenkörper
• ausreichend hohe Adsorptionskapazität des Bodenmaterials
• Vermeidung von innerer Kolmation des Bodenfilters
Es werden vier unterschiedliche Substrate verglichen, die in die Säulen eingebaut wurden.
Bei der Auswahl der Substrate wurde versucht, die Vorgaben des Handbuchs 4/10 des LFU
Baden-Württemberg (LFU [1998]) und die Charakteristik des in der großtechnischen Anlage
in Alsdorf eingebauten Sandes zu berücksichtigen. Zusätzlich wurden zwei Referenzsande
ausgewählt.
Tabelle 3.1: Gegenüberstellung Substrateigenschaften LFU [1998] und Alsdorf
Merkmale Vorgaben LFU [1998] Anlage Alsdorf
Körnung 0 – 2 mm 0 – 4 mm
Karbonatgehalt karbonathaltig karbonatarm
Durchlässigkeit nach HAZEN kf = 1,1 * 10–4 m/s kf = 2,9 * 10-3 m/s
Körnungskennzahl d10 0,1 mm 0,5 mm
Die HAZEN-Formel ist eine Näherungsformel für die Berechnung von Durchlässigkeiten von
Böden. Sie wurde aus Mittelsanden hergeleitet und gilt für den gesättigten Boden. Die hiermit
errechneten Werte liegen meist höher als die in den Versuchen ermittelten Werten.
Bild 3.1: Gegenüberstellung der Sieblinien aus LFU [1998] und Alsdorf
0102030405060708090
100
0,01 0,1 1 10
Korndurchmesser d [mm]
Vo
lum
enan
teile
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rner
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in %
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umm
e
Alsdorf Sand 0/4 LFU Sand 0/2
Kapitel 3: Auswahl der Substrate 3-2
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(Grotehusmann [1999])
3.1 Wesersand 0/2 mm
Der Wesersand 0/2 mm entspricht im wesentlichen den Empfehlungen aus LFU [1998]. Sei-
ne Sieblinie hält die zwingenden Bedingungen ein, somit liegt sowohl der Anteil der Ton- und
Schlufffraktion (< 0,06 mm) als auch der Anteil der Feinkiesfraktion (2 - 4 mm) jeweils unter 5
%. Er hat einen hohen Gehalt an Karbonat und Eisen. Auf der photografischen Aufnahme ist
die Bildung von Agglomeraten zu erkennen. Es ist davon auszugehen, dass diese Besonder-
heit einen Einfluss auf die Durchlässigkeit, die spezifische Oberfläche, die Lagerungsdichte
und das Setzungsverhalten hat.
Bild 3.2: Aufnahme des Wesersandes 0/2 mm
Bei der Durchführung der Säulenversuche kolmatierten die Säulen der Wesersande 0/2 mm
aufgrund der Beschickung am 04.01.01. Die anderen Säulen zeigten diese Störung nicht. Die
Kolmation wurde behoben, indem die oberste Schicht (5 cm) ausgebaut und ausgewaschen
wurde. Die Ursache der Störung konnte nicht nachvollzogen werden. Der Gehalt an AFS un-
terschied sich nicht von den übrigen Beschickungen. Es wurde eine zusätzliche Bestimmung
des GV an dem ausgebauten Sand durchgeführt, die aber keine Zunahme der Organik erken-
nen ließ.
3.2 Rheinsand 0/2 mm
Der Rheinsand 0/2 mm ähnelt in der Sieblinie dem Wesersand 0/2 mm und hält ebenfalls die
Vorgaben des LFU [1998], die Körnung betreffend, ein. Unterschiede bestehen in einem klei-
neren Anteil der Feinkornfraktion und in den niedrigeren Karbonat- und Eisengehalten. Er wird
als Referenzsand untersucht.
Kapitel 3: Auswahl der Substrate 3-3
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Bild 3.3: Aufnahme des Rheinsandes 0/2 mm
3.3 Wesersand 0/4 mm
Für den Wesersand 0/4 mm musste ein Gemisch erstellt werden aus einem Wesersand
0/2 mm und einem Wesersand 1/4 mm, da er als fertiges Gemisch nicht bezogen werden
konnte. Die Berechnung des Mischungsverhältnisses der Sieblinien erfolgte über die Kör-
nungsziffer k als Sieblinienkennwert, so dass sowohl Rheinsand 0/4 mm und Wesersand 0/4
mm eine Körnungsziffer von 3,11 aufweisen. Die Berechnung des Mischungsverhältnisses
nach SCHOLZ [1995] über die Körnungsziffer erfolgt über zwei bekannte Sieblinien, die durch
ein prozentual angegebenes Mischungsverhältnis zu einer gewünschten Sieblinie zusammen
gebracht werden. Um die gewünschte Sieblinie zu erhalten, wurde eine Mischung mit 2% der
Korngruppe 0/2 mm und 98 % der Korngruppe 1/4 mm erstellt. Beim Wesersand 0/4 mm
sind auf der fotografischen Aufnahme ebenso wie beim Wesersand 0/2 mm Agglomerate zu
erkennen.
Tabelle 3.2: Bekannte und gewünschte Korngruppen
Durchgang in Masse-% durch die Siebe
Korngruppe 0,25 0,5 1,0 2,0 4,0 8,0 S k-Wert
bekannte KG 0/2 mm (x) 15 52 84 94 100 100 445 1,55
bekannte KG 1/4 mm (y) 4 10 14 63 95 100 286 3,14
gewünschte KG 0/4 mm 1 11 34 55 88 100 289 3,11
Kapitel 3: Auswahl der Substrate 3-4
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Tabelle 3.3: Errechnete Körnungslinie kontrolliert durch Bestimmung nach DIN 18123
Durchgang in Masse-% durch die Siebe
Korngruppe % 0,25 0,5 1,0 2,0 4,0 8,0 k
KG 0/2 mm 2 0,3 1,0 1,7 1,9 2,0 2,0
KG 1/4 mm 98 3,9 9,8 13,7 61,7 93,1 98,0
errechnete KG 0/4 mm 100 4,2 10,8 15,4 63,6 95,1 100,0 3,11 v
Kontrolle aus Siebver-such
2,3 9,1 23,5 55,8 98,0 100 3,11 v
Bild 3.4: Aufnahme des Wesersandes 0/4 mm
Kapitel 3: Auswahl der Substrate 3-5
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
3.4 Rheinsand 0/4 mm
Der Rheinsand 0/4 mm stimmt in der Körnungsziffer mit dem Wesersand 0/4 mm überein.
Er ist vergleichbar mit dem Sand der Bodenfilteranlage Alsdorf, der in den Bodenfiltern 5 und
6 als einschichtiger Filteraufbau eingebaut wurde.
Bild 3.5: Aufnahme des Rheinsandes 0/4 mm
3.5 Eigenschaften der untersuchten Sande
Bei den eingebauten Sanden wurden folgende Parameter bestimmt:
• Korngrößenverteilung nach DIN 18123
• Glühverlust nach DIN 18128
• pH-Wert nach DIN ISO 10390
• Karbonatgehalt nach DIN ISO 10693
• Karbonatgehalt nach VDLUFA [1991], Methode A 5.3.1
• Eisengehalt (dithionitlöslich) nach MEHRA und JACKSON [1960]
• Eisengehalt (oxalatlöslich) nach TAMM [1932], mod. nach SCHWERTMANN [1964]
• potentielle Kationenaustauschkapazität (KAKpot) nach MEIWES et. al. [1984]
• Wasserdurchlässigkeitsbeiwert in Anlehnung an DIN 18130
Kapitel 3: Auswahl der Substrate 3-6
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Tabelle 3.4: Eigenschaften der untersuchten Sande
Parameter Wesersand 0/2 mm
Wesersand 0/4 mm
Rheinsand 0/2 mm
Rheinsand 0/4 mm
d10 [mm] 0,17 0,50 0,22 0,49
d 60 [mm] 0,60 2,10 0,59 2,05
U [-] 3,4 4,2 2,7 4,1
pH-Wert [-] 8,0 8,1 8,0 7,8
Glühverlust [%] 1,5 0,5 0,3 0,4
CaCO3 [%] DIN ISO 10693
11,3 5,3 0,75 0,01
CaCO3 [%] VDLUFA
11,6 0,3 0,0 0,0
Fe [mg/kg] oxalatlöslich
129,7 54,9 63,5 23,8
Fe [mg/kg] dithionitlöslich
3123,5 546,0 607,4 380,1
KAKpot
[cmolc Element/kg]
3,75 1,10 0,54 0,56
Bild 3.6: Sieblinien der eingebauten Sande nach DIN 18123
1: Wesersand 0/2 mm 2: Wesersand 0/2 mm gedrosselt 3: Rheinsand 0/2 mm 4: Rheinsand 0/2 mm gedrosselt 5: Wesersand 0/4 mm 6: Wesersand 0/4 mm gedrosselt 7: Rheinsand 0/4 mm 8: Rheinsand 0/4 mm gedrosselt
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-4
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Tabelle 6.4: Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. CSB der filtrierten Proben
1: Wesersand 0/2 mm 2: Wesersand 0/2 mm gedrosselt 3: Rheinsand 0/2 mm 4: Rheinsand 0/2 mm gedrosselt 5: Wesersand 0/4 mm 6: Wesersand 0/4 mm gedrosselt 7: Rheinsand 0/4 mm 8: Rheinsand 0/4 mm gedrosselt
Die Ablaufwerte der Säulen mit den Wesersanden 0/2 mm liegen sowohl beim gesamten wie
auch beim gelösten CSB deutlich unter der Bestimmungsgrenze von 15 mg/l und auch nied-
riger als die der übrigen Säulen. Die Anteile des gelösten CSB am Gesamtwert sind aus den
Mittelwerten der 6 Beschickungen, bei der der CSB sowohl von der homogenisierten wie
auch von der filtrierten Probe bestimmt worden ist, errechnet worden und nachfolgend darge-
stellt. Der Anteil des gelösten CSB ist bei allen Filterabläufen deutlich höher als beim Zulauf.
Daraus ist ersichtlich, dass in den Säulen vornehmlich der partikuläre CSB abgebaut wird.
Bei den ungedrosselten Säulen sind die Ablaufwerte und der partikuläre CSB deutlich erhöht.
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-5
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Tabelle 6.5: Anteile des gelösten CSB am Gesamtwert bezogen auf die Mittelwerte
1: Wesersand 0/2 mm 2: Wesersand 0/2 mm gedrosselt 3: Rheinsand 0/2 mm 4: Rheinsand 0/2 mm gedrosselt 5: Wesersand 0/4 mm 6: Wesersand 0/4 mm gedrosselt 7: Rheinsand 0/4 mm 8: Rheinsand 0/4 mm gedrosselt
Die grafische Darstellung der Mittelwerte der Zu- und Ablaufkonzentrationen verdeutlicht die in
den Tabellen dargestellten Zusammenhänge. Die Ablaufkonzentrationen sind bei den Säulen
mit gedrosseltem Ablauf deutlich geringer als bei den ungedrosselten Säulen. Eine Ausnah-
me bildet der Wesersand 0/2 mm, bei dem ähnliche Werte der beiden Säulen vorliegen.
0
20
40
60
80
100
120
140
mitt
lere
Kon
zent
ratio
nen
CS
B [m
g/l]
Zul
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dr.
homogenisert gelöst partikulär
Bild 6.1: Mittelwerte der Zu- und Ablaufkonzentrationen bezgl. CSB
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-6
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6.2.2 Stoffabbau
Der Stoffabbau wird über den aus den Konzentrationen berechneten Wirkungsgrad beschrie-
ben. Die vorangegangenen Auswertungen bilden die Grundlage der Berechnungen. Der Wir-
kungsgrad wird ebenfalls für den gesamten und den gelösten CSB angegeben.
Tabelle 6.6: Wirkungsgrade bzgl. CSB der homogenisierten Proben
Wirkungsgrade
1 2 3 4 5 6 7 8
Datum
% % % % % % % %
18.12.00 94,2 94,2 69,9 81,6 56,0 89,2 52,4 81,4
21.12.00 89,5 94,1 65,4 90,2 61,3 89,5 52,9 86,0
02.01.01 88,0 85,8 67,4 85,4 69,1 79,6 57,0 79,4
04.01.01 91,3 92,1 75,4 80,6 74,9 85,4 62,5 84,2
08.01.01 88,1 88,3 77,9 85,9 77,3 80,5 75,9 82,0
11.01.01 94,9 96,2 72,4 87,3 67,7 86,0 65,6 88,2
15.01.01 92,6 93,6 71,1 85,4 64,8 76,1 58,3 84,5
18.01.01 95,4 96,2 70,9 88,0 64,2 84,9 56,5 85,2
22.01.01 91,8 93,0 71,7 87,1 68,0 81,5 65,4 85,5
25.01.01 91,3 91,1 75,4 88,4 71,1 84,4 69,3 85,0
Min. 88,0 85,8 65,4 80,6 56,0 76,1 52,4 79,4
Max. 95,4 96,2 77,9 90,2 77,3 89,5 75,9 88,2
Mittelw. 91,7 92,5 71,7 86,0 67,5 83,7 61,6 84,1
Median 91,6 93,3 71,4 86,5 67,8 84,6 60,4 84,8
Standard. 2,7 3,3 3,8 3,0 6,3 4,3 7,6 2,5
u. Quartil 90,0 91,4 70,2 85,4 64,4 80,8 56,6 82,5
o. Quartil 93,8 94,2 74,7 87,8 70,6 85,8 65,6 85,4
1: Wesersand 0/2 mm 2: Wesersand 0/2 mm gedrosselt 3: Rheinsand 0/2 mm 4: Rheinsand 0/2 mm gedrosselt 5: Wesersand 0/4 mm 6: Wesersand 0/4 mm gedrosselt 7: Rheinsand 0/4 mm 8: Rheinsand 0/4 mm gedrosselt
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-7
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Tabelle 6.7: Wirkungsgrade bzgl. CSB der filtrierten Proben
Wirkungsgrade
1 2 3 4 5 6 7 8
Datum
% % % % % % % %
18.12.00 90,3 86,7 44,9 77,3 34,4 81,1 26,8 67,9
02.01.01 76,3 74,2 23,3 56,5 27,9 43,5 18,7 50,2
04.01.01 83,8 84,9 60,7 71,7 53,4 76,7 49,5 75,6
08.01.01 68,8 77,1 56,5 67,8 56,3 60,9 65,6 66,6
15.01.01 82,1 82,8 26,6 58,9 17,9 43,0 12,1 56,4
22.01.01 65,4 70,4 20,1 52,5 20,7 42,7 19,8 42,7
Min. 65,4 70,4 20,1 52,5 17,9 42,7 12,1 42,7
Max. 90,3 86,7 60,7 77,3 56,3 81,1 65,6 75,6
Mittelw. 77,8 79,4 38,7 64,1 35,1 58,0 32,1 59,9
Median 79,2 80,0 35,8 63,3 31,2 52,2 23,3 61,5
Standard. 9,5 6,5 17,7 9,6 16,4 17,7 20,9 12,3
u. Quartil 70,7 74,9 24,1 57,1 22,5 43,1 19,0 51,7
o. Quartil 83,4 84,4 53,6 70,7 48,6 72,8 43,8 67,5
1: Wesersand 0/2 mm 2: Wesersand 0/2 mm gedrosselt 3: Rheinsand 0/2 mm 4: Rheinsand 0/2 mm gedrosselt 5: Wesersand 0/4 mm 6: Wesersand 0/4 mm gedrosselt 7: Rheinsand 0/4 mm 8: Rheinsand 0/4 mm gedrosselt
Der Wirkungsgrad der Wesersande 0/2 mm liegt mit etwa 90 % beim gesamten und etwa 80
% beim gelösten CSB höher als die der übrigen Sande. Die anderen Säulen zeigen einen
wesentlichen Unterschied zwischen den gedrosselten und den ungedrosselten Abläufen. Die
gedrosselten Säulen erreichen einen Wirkungsgrad von etwa 85 % beim gesamten CSB.
Beim gelösten CSB liegt der mittlere Wirkungsgrad der gedrosselten Säulen zwischen 58 %
und 64 %. Die ungedrosselten Säulen zeigen Wirkungsgrade von 60 % bis 71 % beim ge-
samten CSB und von 32 % bis 39 % beim gelösten CSB. Die Streuung um die Mittelwerte ist
bei den Säulen mit höherem Wirkungsgrad weniger stark als bei den Säulen mit niedrigerem
Wirkungsgrad. Die folgende Grafik zeigt, dass die niedrigen Abbauleistungen beim gelösten
CSB für die mäßigen Wirkungsgrade der ungedrosselten Säulen verantwortlich sind.
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-8
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
30,0
40,0
50,0
60,0
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/4 m
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/4 m
mge
dr.
homogenisert gelöst partikulär
Bild 6.2: Mittlere Wirkungsgrade des CSB-Abbaus
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-9
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
6.3 Ammonium
6.3.1 Zu- und Ablaufkonzentrationen
Tabelle 6.8: Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. Ammonium
1: Wesersand 0/2 mm 2: Wesersand 0/2 mm gedrosselt 3: Rheinsand 0/2 mm 4: Rheinsand 0/2 mm gedrosselt 5: Wesersand 0/4 mm 6: Wesersand 0/4 mm gedrosselt 7: Rheinsand 0/4 mm 8: Rheinsand 0/4 mm gedrosselt
Die mittleren Ablaufkonzentrationen an Ammonium liegen bei den Wesersanden 0/2 mm mit
einem Mittelwert von 0,05 mg/l bzw. 0,06 mg/l mit Abstand niedriger als die der übrigen San-
de. Die anderen Sande lassen sich in die Gruppe der gedrosselten und in die der ungedros-
selten teilen. Die gedrosselten Säulen weisen Mittelwerte von 1,29 mg/l bis 2,15 mg/l auf,
während bei den ungedrosselten Säulen die Werte 9,06 mg/l bis 10,50 mg/l betragen.
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-10
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
0
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12
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/4 m
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dr.
Bild 6.3: Mittelwerte der Zu- und Ablaufkonzentrationen bezgl. Ammonium
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-11
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
6.3.2 Stoffabbau
Tabelle 6.9: Wirkungsgrade bzgl. Ammonium
Wirkungsgrade
1 2 3 4 5 6 7 8
Datum
% % % % % % % %
18.12.00 99,0 99,9 21,8 89,1 24,8 99,0 17,8 79,2
21.12.00 99,0 99,0 20,6 99,0 24,5 99,0 13,7 99,0
02.01.01 99,0 99,0 41,0 97,1 24,8 70,5 10,5 82,9
04.01.01 99,9 99,9 38,1 93,7 46,0 98,4 25,4 95,2
08.01.01 99,8 99,9 40,0 99,8 26,7 87,8 20,0 94,4
11.01.01 99,8 99,8 12,9 83,7 18,6 86,0 19,8 88,4
15.01.01 99,7 99,8 33,3 77,8 25,9 51,1 17,0 68,9
18.01.01 99,7 99,6 38,3 88,5 30,7 87,8 15,3 78,3
22.01.01 99,8 99,8 24,0 89,0 33,4 83,1 35,2 76,3
25.01.01 99,3 99,7 37,6 91,8 32,8 87,8 21,7 83,9
Min. 99,0 99,0 12,9 77,8 18,6 51,1 10,5 68,9
Max. 99,9 99,9 41,0 99,8 46,0 99,0 35,2 99,0
Mittelw. 99,5 99,6 30,8 91,0 28,8 85,1 19,6 84,6
Median 99,7 99,8 35,5 90,5 26,3 87,8 18,8 83,4
Standard. 0,4 0,3 10,0 6,9 7,5 14,8 6,9 9,6
u. Quartil 99,1 99,6 22,3 88,6 24,8 83,9 15,8 78,5
o. Quartil 99,8 99,9 38,3 96,3 32,2 95,8 21,2 92,9
1: Wesersand 0/2 mm 2: Wesersand 0/2 mm gedrosselt 3: Rheinsand 0/2 mm 4: Rheinsand 0/2 mm gedrosselt 5: Wesersand 0/4 mm 6: Wesersand 0/4 mm gedrosselt 7: Rheinsand 0/4 mm 8: Rheinsand 0/4 mm gedrosselt
Die Wirkungsgrade der Wesersande 0/2 mm liegen bei nahezu 100 %, während die übrigen
Sande nur in den gedrosselten Säulen relativ hohe Wirkungsgrade erreichen. Die Mittelwerte
betragen bei den Säulen mit gedrosseltem Ablauf 85 % bis 91 % und bei den ungedrosselten
Säulen 20 % bis 31 %. Die Streuung ist bei den Sanden 0/4 mm stärker als bei den Sanden
0/2 mm.
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-12
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
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mit
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[%]
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dr.
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m
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/4 m
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dr.
Bild 6.4: mittlere Wirkungsgrade des Ammoniumabbaus
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-13
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
6.4 Nitrat
6.4.1 Zu- und Ablaufkonzentrationen
Tabelle 6.10: Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. Nitrat
1: Wesersand 0/2 mm 2: Wesersand 0/2 mm gedrosselt 3: Rheinsand 0/2 mm 4: Rheinsand 0/2 mm gedrosselt 5: Wesersand 0/4 mm 6: Wesersand 0/4 mm gedrosselt 7: Rheinsand 0/4 mm 8: Rheinsand 0/4 mm gedrosselt
Das verwendete Abwasser wurde durch die Verdünnung mit Trinkwasser in einen für Misch-
wasser typischen Konzentrationsbereich an Abwasserinhaltsstoffen gebracht. Der Parameter
Nitrat stellt insofern eine Ausnahme dar, dass dieser im Trinkwasser in höheren Konzentrati-
onen vorliegt als im Abwasser. Die mittlere Konzentration von 6,2 mg/l des Zulaufes wurde
also durch die Verdünnung mit Trinkwasser verursacht (siehe Anlage 5).
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-14
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Die Ablaufkonzentrationen liegen bei den Wesersanden 0/2 mm am höchsten. Die gedrossel-
te Säule erreicht mit 60 mg/l im Mittel einen deutlich höheren Wert als die ungedrosselte Säu-
le des Wesersandes 0/2 mm mit 42 mg/l. Die Mittelwerte der übrigen Sande betragen 31 mg/l
bis 35 mg/l bei den gedrosselten Säulen und 10 mg/l bis 11 mg/l bei den ungedrosselten Säu-
len. Die Streuung ist bei allen Säulen gering.
0
10
20
30
40
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dr.
Bild 6.5: Mittelwerte der Zu- und Ablaufkonzentrationen bezgl. Nitrat
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-15
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
u. Quartil -717,2 -1196,2 -88,9 -512,7 -112,0 -501,4 -72,7 -486,2
o. Quartil -383,1 -505,8 -47,1 -380,2 -31,5 -226,1 -16,9 -334,4
1: Wesersand 0/2 mm 2: Wesersand 0/2 mm gedrosselt 3: Rheinsand 0/2 mm 4: Rheinsand 0/2 mm gedrosselt 5: Wesersand 0/4 mm 6: Wesersand 0/4 mm gedrosselt 7: Rheinsand 0/4 mm 8: Rheinsand 0/4 mm gedrosselt
Die aus den Nitratkonzentrationen errechneten Wirkungsgrade werden als Maß für das Ablau-
fen der Nitrifikation verwendet. Da in den Filtersäulen keine anoxischen Zustände bestehen,
findet eine Denitrifikation nicht statt. Die höchsten Ablaufkonzentrationen erreichen ein Vielfa-
ches der Zulaufkonzentrationen. Die mittleren Wirkungsgrade betragen bei dem Wesersand
0/2 mm mit gedrosseltem Ablauf –895 % und bei der ungedrosselten Säule -584 %. Bei den
übrigen Sanden liegen die Werte bei den gedrosselten Säulen bei –398 % bis -474 % und bei
den ungedrosselten Säulen bei –63 % bis –84 %. Die Streuung ist bei den ungedrosselten
Säulen größer als bei den gedrosselten.
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-16
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
-900,0
-800,0
-700,0
-600,0
-500,0
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-300,0
-200,0
-100,0
0,0m
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]
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m
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mge
dr.
Bild 6.6: Mittlere Wirkungsgrade der Nitrifikation
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-17
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
6.5 Phosphor
6.5.1 Zu- und Ablaufkonzentrationen
Tabelle 6.12: Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. Phosphor
1: Wesersand 0/2 mm 2: Wesersand 0/2 mm gedrosselt 3: Rheinsand 0/2 mm 4: Rheinsand 0/2 mm gedrosselt 5: Wesersand 0/4 mm 6: Wesersand 0/4 mm gedrosselt 7: Rheinsand 0/4 mm 8: Rheinsand 0/4 mm gedrosselt
* der gekennzeichnete Wert geht in die Auswertung nicht ein
Bei der Beschickung am 02.01.01 liegen die Ablaufkonzentrationen der Säulen 3, 4 und 8 hö-
her als die Zulaufkonzentrationen. Es muss also zu einer Rücklösung von Phosphat gekom-
men sein. Von den Zuläufen sind daraufhin in dem Zeitraum vom 02.01. bis 15.01. auch der
pH-Wert und die elektr. Leitfähigkeit bestimmt worden. Es ist am 02.01. ein erhöhter pH-Wert
beobachtet worden, der für die Rücklösung ursächlich sein könnte.
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-18
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Tabelle 6.13: pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit der Zuläufe
Datum pH-Wert (bei 20°C) [-] elektr. Leitfähigkeit [µs/cm]
02.01.01 8,3 741
04.01.01 7,2 846
08.01.01 7,3 778
11.01.01 7,1 802
15.01.01 7,3 810
Die Mittelwerte der Ablaufkonzentrationen betragen bei den Wesersanden 0/2 mm 0,06 mg/l
bis 0,11 mg/l. Bei den übrigen Sanden liegen die Werte zwischen 1,06 mg/l und 1,47 mg/l.
Eine Tendenz hinsichtlich der Unterscheidung von Säulen mit gedrosseltem und ungedros-
seltem Ablauf ist nicht zu erkennen. Die Streuung der Einzelwerte um den Mittelwert ist bei
allen Säulen gering.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
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mit
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m
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.
Bild 6.7: Mittelwerte der Zu- und Ablaufkonzentrationen bezgl. Phosphor
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-19
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
u. Quartil 96,5 94,8 11,2 30,6 16,6 27,2 13,1 27,7
o. Quartil 99,0 99,0 38,5 55,6 38,6 40,6 33,3 47,2
1: Wesersand 0/2 mm 2: Wesersand 0/2 mm gedrosselt 3: Rheinsand 0/2 mm 4: Rheinsand 0/2 mm gedrosselt 5: Wesersand 0/4 mm 6: Wesersand 0/4 mm gedrosselt 7: Rheinsand 0/4 mm 8: Rheinsand 0/4 mm gedrosselt
Die mittleren Wirkungsgrade der Wesersande 0/2 mm betragen 93 % und 97 %. Die übrigen
Sande erreichen einen Wirkungsgrad von im Mittel 12 % bis 38 %. Eine eindeutige Tendenz
der Auswirkungen der Drosselung ist nicht zu erkennen.
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-20
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
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90,0
100,0m
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[%]
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m
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m
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.
Bild 6.8: Mittlere Wirkungsgrade der Phosphorelimination
6.6 Abfiltrierbare Stoffe und Glühverlust
Die AFS und der daraus ermittelte GV konnte für keine der Säulenabläufe bestimmt werden,
da die Bestimmungsgrenze von 10 mg/l ausnahmslos unterschritten wurde. Die mittlere Zu-
laufkonzentration an AFS aus den Beschickungen mit dem verdünnten Abwasser des Zulau-
fes zur ARA, d.h. ohne Berücksichtigung der Beschickung am 28.11.01, beträgt 54 mg/l. Der
GV liegt im Mittel bei 69 %. Sowohl die Konzentration an AFS als auch der GV unterlagen
Weser 0/2 mm Rhein 0/2 mm Weser 0/4 mm Rhein 0/4 mm
Bild 6.11: Mittlere Wirkungsgrade bezgl. Nitrifikation der gedrosselten und ungedrosselten Säulen
Bei allen Sanden ist der mittlere Wirkungsgrad der Parameter CSB und Ammonium der Säu-
len mit gedrosseltem Ablauf erheblich höher als bei den gleichen Sanden mit freiem Ablauf.
Lediglich bei dem Wesersand 0/2 mm ist kein Unterschied vorhanden. Beim Parameter
Phosphor ist ein eindeutiger Einfluss der Drosselung nicht zu erkennen. Die Nitrifikation läuft
in allen gedrosselten Säulen erheblich besser ab als in den ungedrosselten Säulen.
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-24
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
6.7.4 Zulaufkonzentration
Der Zusammenhang zwischen der Höhe der Zulaufkonzentrationen und der Höhe der Ablauf-
konzentrationen wird als Regressionsgerade cab=f(czu) dargestellt. Die Korrelationskoeffizien-
ten werden ermittelt und in Tabellenform dargestellt.
0
10
20
30
40
50
60
80 100 120 140 160 180 200 220
C zu [mg/L]
C a
b [m
g/L
]
Linear (Weser 0/2 mm gedr.) Linear (Weser 0/2 mm) Linear (Rhein 0/2 mm gedr.)
Linear (Rhein 0/4 mm gedr.) Linear (Weser 0/4 mm gedr.) Linear (Rhein 0/2 mm)
Linear (Weser 0/4 mm) Linear (Rhein 0/4 mm)
Bild 6.12: Regressionsgeraden der Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. CSB
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0
C zu [mg/L]
C a
b [m
g/L
]
Linear (Weser 0/2 mm gedr.) Linear (Weser 0/2 mm) Linear (Rhein 0/2 mm gedr.)
Linear (Rhein 0/4 mm gedr.) Linear (Weser 0/4 mm gedr.) Linear (Rhein 0/2 mm)
Linear (Weser 0/4 mm) Linear (Rhein 0/4 mm)
Bild 6.13: Regressionsgeraden der Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. Ammonium
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-25
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0
C zu [mg/L]
C a
b [m
g/L
]Linear (Weser 0/2 mm gedr.) Linear (Weser 0/2 mm) Linear (Rhein 0/2 mm gedr.)
Linear (Rhein 0/4 mm gedr.) Linear (Weser 0/4 mm gedr.) Linear (Rhein 0/2 mm)
Linear (Weser 0/4 mm) Linear (Rhein 0/4 mm)
Bild 6.14: Regressionsgeraden der Zu- und Ablaufkonzentrationen bzgl. Phosphor
Die Abhängigkeit zwischen Zu- und Ablaufkonzentrationen ist beim CSB mit Korrelationskoef-
fizienten um 0,9 bei den ungedrosselten Säulen des Rheinsandes, bei der ungedrosselten
Säule des Wesersandes 0/4 mm sowie bei der gedrosselten Säule des Rheinsandes 0/4
mm deutlich ausgeprägt. Die Konzentrationen an Ammonium weisen mit Korrelationskoeffi-
zienten um 0,85 bei den ungedrosselten Säulen des Rheinsandes und bei der ungedrossel-
ten Säule des Wesersandes 0/4 mm noch einen Zusammenhang auf. Beim Wesersand 0/2
mm ist bei keinem Parameter ein Zusammenhang zwischen Zu- und Ablaufkonzentrationen
zu erkennen. Die Konzentrationen an Phosphor weisen bei keiner Säule einen ausgeprägten
Zusammenhang auf.
Tabelle 6.16: Korrelation der Zu- und Ablaufkonzentrationen
Korrelationskoeffizient [-]
CSB Ammonium Phosphor
Wesersand 0/2 mm 0,47 -0,33 -0,36
Wesersand 0/2 mm gedr. 0,27 -0,29 -0,14
Rheinsand 0/2 mm 0,93 0,86 0,12
Rheinsand 0/2 mm gedr. 0,72 0,70 -0,07
Wesersand 0/4 mm 0,90 0,84 0,50
Wesersand 0/4 mm gedr. 0,75 0,45 0,44
Rheinsand 0/4 mm 0,89 0,86 0,47
Rheinsand 0/4 mm gedr. 0,90 0,65 0,03
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-26
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
6.7.5 Aufenthaltszeit
An jedem Sand wurden für die einzelnen Beschickungen drei Wertepaare ermittelt:
• die Ausgangskonzentration zum Zeitpunkt Null (Zulauf)
• die Konzentration für die Aufenthaltszeit der jeweiligen ungedrosselten Filtersäulen mit
freiem Auslass und
• die Konzentration für die Aufenthaltszeit der jeweiligen gedrosselten Filtersäule
(28 Stunden)
Das Wasser hat bei dem Wesersand 0/4 mm ohne Drossel mit etwa 0,15 Stunden die ge-
ringste Aufenthaltszeit. Der Wesersand 0/2 mm weist bei freiem Auslass eine Aufenthaltszeit
des Wassers von etwa 6 Stunden auf. Für diese beiden Sande wird exemplarisch der CSB-
Abbau über die Zeit durch die Verbindung der Wertepaare dargestellt.
Wesersand 0/2 mm
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15 20 25 30
Zeit [h]
CS
B [
mg
/l]
Bild 6.15: CSB-Werte bei verschiedenen Aufenthaltszeiten beim Wesersand 0/2 mm
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-27
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Wesersand 0/4 mm
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15 20 25 30
Zeit [h]
CS
B [
mg
/l]
Bild 6.16: CSB-Werte bei verschiedenen Aufenthaltszeiten beim Wesersand 0/4 mm
Es wird deutlich, dass bereits nach kurzer Aufenthaltszeit ein großer Teil des Abbaues erfolgt
ist. Beim Wesersand 0/2 mm hat die weitere Verlängerung der Aufenthaltszeit kaum eine
Auswirkung auf den CSB-Abbau, während beim Wesersand 0/4 mm noch ein erheblicher Teil
abgebaut wird. Als Ergebnis der Säulenversuche liegen nur Werte für sehr kurze und sehr
lange Aufenthaltszeiten vor. Die Ermittlung weitere Wertepaare würde eine Aussage zu der
notwendigen Aufenthaltszeit und der damit verbundenen Einstellung des Drosselabflusses
erlauben.
6.7.6 Betriebsdauer
Die Darstellung des Einflusses der Betriebsdauer erfolgt, indem die Wirkungsgrade der ein-
zelnen Beschickungen über den Beschickungszeitraum aufgetragen werden. Da sich die
gedrosselten Säulen von denen mit freiem Auslass tendenziell kaum unterscheiden werden
nur die gedrosselten Säulen dargestellt.
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-28
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Abbauverhalten CSB
22.01.01
25.01.01
18.01.01
15.01.01
11.01.01
08.01.01
04.01.01
02.01.01
21.12.00
18.12.00
04.12.006065707580859095
100
Beschickungszeitraum
Wir
kun
gsg
rad
[%
]
Weser 0/2 mm gedr. Rhein 0/2 mm gedr.
Weser 0/4 mm gedr. Rhein 0/4 mm gedr.
Bild 6.17: Darstellung der gedrosselten Filtersäulen bezgl. CSB-Abbau
Beim CSB liegen die Wirkungsgrade im Nullzustand am 04.12.00 mit 68 % bis 75 % niedriger
als in der folgenden Versuchsreihe. Die beiden ersten Beschickungen der Versuchsreihe
weisen vergleichsweise hohe Wirkungsgrade auf. Nach der Beschickungspause vom
21.12.00 bis zum 02.01.01 sind die Wirkungsgrade zunächst wieder abgesunken. Im weite-
ren Verlauf steigen sie wieder an. Das Verhalten zeigt, dass die biotische Sorptionskapazität,
die erst nach Ausbildung einer Biozönose vorhanden ist, beim CSB-Abbau eine wichtige Rolle
spielt. Beim Ammonium ist die gleiche Tendenz zu beobachten. Eine Ausnahme bildet der
Wesersand 0/2 mm, dessen Wirkungsgrad von Beginn an nahe 100 % beträgt und sich auch
nicht verändert. Dieses Verhalten ist mit der hohen Kationenaustauschkapazität dieses San-
des zu begründen. Die Streuung bei den Sanden 0/4 mm ist beim Ammonium stärker als
beim CSB.
Abbauverhalten NH4
22.01.01
25.01.01
18.01.01
15.01.01
11.01.01
08.01.01
04.01.01
02.01.01
21.12.00
18.12.00
04.12.0050
60
70
80
90
100
Beschickungszeitraum
Wir
kun
gsg
rad
[%
]
Weser 0/2 mm gedr. Rhein 0/2 mm gedr.
Weser 0/4 mm gedr. Rhein 0/4 mm gedr.
Bild 6.18: Darstellung der gedrosselten Filtersäulen bezgl. Ammoniumabbau
Kapitel 6: Versuchsergebnisse 6-29
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Die Beschickung vom 04.12.00 hat bei keiner Säule zu einer Nitrifikation geführt. Im Nullzu-
stand wird Nitrat noch abgebaut. Zu Beginn der Versuchsreihe am 18.12.00 hat bei allen Säu-
len die Nitrifikation eingesetzt. Im weiteren Verlauf der Versuchsreihe ist eine steigende Ten-
denz der Nitrifikation zu erkennen. Erst nach Ausbildung einer ausreichenden biologischen
Aktivität kann die Nitrifikation ablaufen.
Nitrifikation
22.01.01
25.01.01
18.01.01
15.01.01
11.01.0108.01.01
04.01.01
02.01.0121.12.00
18.12.00
04.12.00-1900
-1400
-900
-400
100
Beschickungszeitraum
Wir
kung
sgra
d [%
]
Weser 0/2 mm gedr. Rhein 0/2 mm gedr.
Weser 0/4 mm gedr. Rhein 0/4 mm gedr.
Bild 6.19: Darstellung der gedrosselten Filtersäulen bezgl. Nitrifikation
Die Wirkungsgrade des Phosphorabbaus liegen bereits im Nullzustand relativ hoch. Im weite-
ren Verlauf der Versuchsreihe geht die Tendenz zu abnehmenden Wirkungsgrade, wobei es
auch zu Rücklösungen kommt, die sehr hohe Ablaufkonzentrationen bewirken. Eine Aus-
nahme bildet der Wesersand 0/2 mm, dessen Wirkungsgrade konstant hoch liegen. Das
Verhalten zeigt, dass beim Phosphatabbau die biotische Sorption keine Rolle spielt. Offen-
sichtlich ist nur der Wesersand 0/2 mm in der Lage, fixiertes Phosphat langfristig gebunden
zu halten.
Abbauverhalten Pges
22.01.01
25.01.01
18.01.01
15.01.01
11.01.01
08.01.01
04.01.01
02.01.01
21.12.00
18.12.00
04.12.00
0
20
40
60
80
100
Beschickungszeitraum
Wir
kung
sgra
d [%
]
Weser 0/2 mm gedr. Rhein 0/2 mm gedr.
Weser 0/4 mm gedr. Rhein 0/4 mm gedr.
Bild 6.20: Darstellung der gedrosselten Filtersäulen bezgl. Phosphorelimination
Kapitel 7: Geotextil 7-1
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
7 Geotextil
Als eine Ursache für die geringe Reinigungsleistung der Bodenfilteranlage Alsdorf wurde eine
Behinderung des Gasaustausches durch die als Trennlagen eingebauten Geotextilien vermu-
tet. Diese Behinderung könnte durch eine zu starke Wasserspeicherkapazität des Geotextils,
ein Zusetzen der Öffnungen durch Feinteile des Bodens oder des aufgebrachten Mediums
oder durch die Entstehung eines Biofilms an dem Geotextil entstanden sein. Deshalb wurde
eine Probe des eingebauten Geotextils aus der Anlage Alsdorf ausgebaut und auf seine
Durchlässigkeit hin untersucht, um so etwaige Veränderungen zum Originalzustand festzu-
stellen.
Für die Bestimmung der Durchlässigkeit eines Geotextils gibt es den Entwurf einer DIN-
Vorschrift, die DIN 60500 T4. Das Prüfgerät besteht aus einer zylindrischen Durchlässig-
keitsprüfzelle mit Anschlüssen für die Messung des infolge des Fließwiderstandes entstehen-
den Druckabfalls über der Probe. Die Probe wird zwischen zwei perforierte Sinterbronze-
Filterscheiben eingelegt, die einen gleichmäßigen Durchfluss bewirken und zur Lastverteilung
bei der möglichen spannungsabhängigen Prüfung dienen. Die Untersuchungen fanden in An-
lehnung an die DIN statt.
Die folgende Tabelle stellt die endgültigen Durchlässigkeitsbeiwerte der Geotextilproben dar.
Tabelle 7.1: Durchlässigkeiten [m/s] der Probenkörper
Auflast
2 KN/m2 20 KN/m2 200 KN/m2
Probe 1 1,43*10-3 5,19*10-4 5,03*10-5
Probe 2 2,40*10-3 7,57*10-4 9,37*10-5
Probe 3 1,45*10-3 7,69*10-4 1,45*10-4
Sinter-Scheiben 1,96*10-3 2,02*10-3 1,98*10-3
Eine Aussage über eine Veränderung der Durchlässigkeit durch den Versuchsbetrieb kann an
dieser Stelle nicht explizit getroffen werden, da es nicht möglich war, die Daten des Geotextils
im Originalzustand in Erfahrung zu bringen. Die an der Anlage auftretende Belastung durch
die maximale Einstauhöhe ( 1m) und den überstehenden Boden (0,8 m), die auf das Geotextil
aufgebracht wird, entspricht in etwa der Spannung von 20 KN/m2. Der Versuch hat nachge-
wiesen, dass die Durchlässigkeit der bodenbesetzten Probe immer noch höher ist als die des
gesamten Filteraufbaus 2 der Anlage Alsdorf (8,4 * 10 –5 m/s). Diese Durchlässigkeit wird
maßgeblich durch die schwach durchlässige Mutterbodenschicht geprägt. Annahmen gehen
dahin, dass das wassergesättigte Geotextil bzw. ein Biofilm, der sich durch den mikrobiellen
Kapitel 7: Geotextil 7-2
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Abbau am Geotextil bilden könnte, den Belüftungsvorgang nachhaltig beeinflusst. Um hierzu
genauere Aussagen treffen zu können , müssten weitere Untersuchungen durchgeführt wer-
den.
Kapitel 8: Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 8-1
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
8 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
In 8 Säulen wurden 4 Sandsubstrate der Körnungen 0/2 mm und 0/4 mm mit unterschiedli-
chen Karbonatgehalten, Kornformen und Drosselabflüssen untersucht. Die Beschickung er-
folgte mit dem Zulauf der Hauptkläranlage der Stadt Münster, der durch Dekantieren und Ver-
dünnung aufbereitet wurde, um Konzentrationsbereiche von entlastetem Mischwasser zu
erhalten. Die Mischwasserbeschickung entsprach 16 m Wassersäule in 8 Wochen. Die Be-
schickungen erfolgten in regelmäßigen Abständen mit jeweils gleicher Wassermenge als
Batch-Versuch. Variationen der Dauer von Beschickungen oder von beschickungsfreien Zei-
ten wurden nicht untersucht. Folgende Hauptergebnisse sind festzuhalten:
Reinigungsleistungen
• Die untersuchten Wesersande 0/2 mm weisen hinsichtlich aller Parameter die höchs-
te Reinigungsleistung und die größte Prozessstabilität auf. Die mittleren Wirkungsgra-
de betragen beim CSB-Abbau etwa 91 %, beim Ammoniumabbau etwa 100 % und bei
der Nitrifikation –890 bis –580%. Die Streuung um die Mittelwerte ist beim CSB und
beim Ammonium mit Variationskoeffizienten von 0,003 bis 0,03 gering. Der Parameter
Nitrat streut mit Variationskoeffizienten von 0,49 bis 0,59 stärker.
• Die Säule des Wesersandes 0/4 mm mit gedrosseltem Ablauf sowie die Säulen des
Rheinsandes mit gedrosseltem Ablauf erreichen hinsichtlich der Parameter CSB und
Ammonium eine hohe Abbauleistung. Die mittleren Wirkungsgrade betragen beim
CSB etwa 85 % und beim Ammonium 85 % bis 91 %. Die Variationskoeffizienten lie-
gen beim CSB im Bereich von 0,03 bis 0,05 und beim Ammonium zwischen 0,08 und
0,18. Eine Nitrifikation findet bei diesen Säulen in beachtlichem Umfang statt. Die mitt-
leren Wirkungsgrade betragen –470 % bis –400 %. Die Streuung liegt beim Nitrat mit
Variationskoeffizienten von 0,31 bis 0,45 im Bereich des Wesersandes 0/2 mm.
• Die Säule des Wesersandes 0/4 mm mit freiem Ablauf sowie die Säulen des Rhein-
sandes mit freiem Ablauf erreichen hinsichtlich der Parameter CSB und Ammonium
eine geringere Abbauleistung. Die mittleren Wirkungsgrade betragen beim CSB 65 %
bis 75 % und beim Ammonium 20 % bis 31 %. Die Variationskoeffizienten liegen beim
CSB im Bereich von 0,05 bis 0,12 und beim Ammonium zwischen 0,26 und 0,35. Die
Nitrifikation findet bei diesen Säulen mit einem Wirkungsgrad von -63 % bis –74 % nur
noch geringfügig statt. Die Variationskoeffizienten liegen im Bereich von 0,55 bis 1,48.
• Bei der Phosphorelimination erreicht nur der Wesersand 0/2 mm eine hohe Reini-
gungsleistung mit einem mittleren Wirkungsgrad von etwa 95 %. Die Streuung ist mit
Variationskoeffizienten von 0,04 bis 0,1 gering. Bei den übrigen Sanden liegen die Wir-
Kapitel 8: Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 8-2
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
kungsgrade im Mittel zwischen 12 % und 38 %. Die Streuung ist bei Variationskoeffi-
zienten zwischen 0,50 und 7,39 stark ausgeprägt.
• Ein Gehalt an abfiltrierbaren Stoffen von über 10 mg/l war bei keiner der Säulen im Ab-
lauf nachweisbar.
Abhängigkeiten der Reinigungsleistung
• Eine Körnung 0/2 mm mit einer Beschränkung für die Ton-/ Schlufffraktion (< 0,06
mm) und die Feinkiesfraktion (2 – 4 mm) < 5 % stellt günstige Voraussetzungen für
die Reinigungsleistungen zur Verfügung. Es ist anzunehmen, dass die hohe spezifi-
sche Oberfläche die bei Sanden den hohen Anteil biotischer Sorption sowie den Ab-
bau durch Mikroorganismen begünstigt.
• Eine gleiche Körnung (z.b. 0/2 mm) und Sieblinie genügen nicht, um vergleichbare
hohe Reinigungsresultate zu erzielen, da weitere physiko-chemische Substrateigen-
schaften die Reinigungsleistung beeinflussen. Als Leitgrößen sind u.a. Karbonatge-
halt, Adsorptionskapazität, Kornform zu nennen. Ein begründetes praxisgerechtes An-
forderungsprofil bleibt weiteren Untersuchungen vorbehalten.
• Die Drosselung des Ablaufes begünstigt die Reinigungsleistung der Bodensäulen
nachhaltig, wenn sie zu einer längeren Aufenthaltszeit des Wassers gegenüber dem
ungedrosselten, freien Ausfluss führt. Eine vorsichtige Optimierung der Drosselab-
flüsse innerhalb der untersuchten Spanne 0,01 l/(s×ha) und freier Ausfluss ist zu emp-
fehlen. Anhaltspunkte hierzu können aus den Versuchen abgeleitet werden.
• Die Stabilität der Reinigungsleistung ist beim Wesersand 0/2mm sowie den gedros-
selten Varianten der anderen Körnungen hoch. Die Prozessstabilität wird offensicht-
lich primär durch die Aufenthaltszeit geprägt.
• Von einer Körnung im Bereich bis 4 mm kann bei günstigen physiko-chemischen Ei-
genschaften sowie künstlicher Ablaufdrosselung eine hohe Reinigungsleistung erwar-
tet werden. Es ist zu vermuten, dass die biotische Sorption eine dominante Rolle
spielt, so dass bei langen Beschickungspausen eine zunächst geringe Prozessstabili-
tät zu vermuten ist, bis eine ausreichende Biozönose etabliert ist. Die Neigung zu äu-
ßerer Kolmation dürfte bei gröberer Körnung geringer als bei feinen Körnungen sein.
Fragen zur inneren Kolmation, Prozessstabilität bei Beschickungspausen und Was-
serversorgung der Filtervegetation bleiben derzeit noch offen.
Gesicherte Aussagen zum Kolmationsverhalten der untersuchten Substrate sind aufgrund
der kurzen Versuchsdauer und der vergleichsweise geringen Beschickungshöhen nicht mög-
lich. Erfahrungen zu Versuchsbeginn und in einem anderen Untersuchungsvorhaben verdeut-
lichten jedoch die Empfindlichkeit der Bodenfilter insbesondere hinsichtlich feinpartikulären
und schlammigen Stoffeinträgen, wenn die Schutzwirkung der Filtervegetation nicht gegeben
Kapitel 8: Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 8-3
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
ist. Der untersuchte Wesersand 0/2 mm lässt eine höhere Kolmationsneigung erkennen,
welche die ansonsten hohen Reinigungsleistungen aus betrieblicher Sicht relativieren.
Die Laboruntersuchung der in der Anlage Alsdorf eingesetzten Geotextilien ließ keine Besorg-
nis erregende Verminderungen der Wasserdurchlässigkeit unter die des umgebenden Bo-
dens erkennen. Rückschlüsse auf die Gasdurchlässigkeit des Geotextils beim Filterbetrieb
können aus den Untersuchungen nicht abgeleitet werden. Der Einsatz von Geotextilien ist
jedoch grundsätzlich verzichtbar bei einschichtigen Aufbauten unter Beachtung der Filterre-
geln.
Sandsubstrate eignen sich zur weitergehenden Mischwasserbehandlung gut unter folgenden
Voraussetzungen:
• Sieblinien im Bereich 0/2 mm oder 0/4 mm mit geringem Feinstkornanteil
• hohes Adsorptionspotential
• hoher Karbonatgehalt und pH-Wert
• künstlich eingestellte Aufenthaltszeit durch Drosselung des Filterablaufes
Um praxisgerechte Anforderungsprofile für Substrate und Betriebsweisen aufzustellen, sind
längerfristig angelegte Untersuchungen erforderlich, die folgende Themenkreise zum Ge-
genstand haben:
• Zumischung von Karbonaten zu karbonatfreien Sandsubstraten
• Kolmationsverhalten mit zunehmender Betriebsdauer
• günstigste Drosselabflüsse
• Betriebsstabilität nach Beschickungspausen
• Maximalbeschickungen
Literaturverzeichnis
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Literaturverzeichnis
BLUME [1992]: Handbuch des Bodenschutzes, 2. Auflage, ecomed Verlag
DIN 18123 (1983) : Bestimmung der Korngrößenverteilung, Beuth Verlag Berlin
DIN 18128 (1990) : Bestimmung des Glühverlustes, Beuth Verlag Berlin
DIN 18130 T1 (1983) : Bestimmung des Wasserdurchlässigkeitsbeiwertes – Laborversuche, Teil 1, Beuth Verlag Berlin
DIN 38404 C5 (1984) : Physikalische und physikalisch-chemische Kenngrößen (Gruppe C) – Bestimmung des pH-Wertes, Beuth Verlag Berlin
DIN 38404 C8 (1993) : Physikalische und physikalisch-chemische Kenngrößen (Gruppe C) – Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit, Beuth Verlag Berlin
DIN 60500 T4 (1997) : Prüfung von Geotextilien, Teil4 – Bestimmung der Wasserdurchlässig-keit von Geotextilien senkrecht zu ihrer Ebene unter Auflast bei konstantem hydraulischen Höhenunterschied, Entwurf, Beuth Verlag Berlin
E DIN ISO 10390 (1993) :Bodenbeschaffenheit - Bestimmung des pH-Wertes, Beuth Verlag Berlin
E DIN ISO 10693 (1993) : Bodenbeschaffenheit – Bestimmung des Karbonatgehaltes – Vo-lumetrisches Verfahren, Beuth Verlag Berlin
GROTEHUSMANN [1995]: Versickerung von Niederschlagsabflüssen unter Berücksichtigung des Grundwasserschutzes; Dissertation Universität Hannover
GROTEHUSMANN [1999]: Abschlussbericht der Pilotbodenfilteranlage Alsdorf, MURL NRW
LFU [1998]: Handbuch 4/10 der Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg „Bo-denfilter zur Regenwasserbehandlung im Misch- und Trennsystem“, Karlsruhe
RETTINER [1992]: Wasser- und Stoffdynamik bei der Abwasserperkolation, Berichte aus Wassergüte und Abfallwirtschaft, TU München
SCHOLZ [1995]: Baustoffkenntnis, 13. Auflage, Werner Verlag
Verzeichnis der Anlagen
FH Münster • Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Verzeichnis der Anlagen
Anlage 1: Eichgeraden der Schüttelversuche
Anlage 2: Daten des Vorversuches der Schüttelversuche
Anlage 3: Datenblätter der Substrate der Schüttelversuche